Gebouwautomatisering als sleuteltechnologie voor Green Buildings

Het begrip gebouwautomatisering is internationaal in de norm ISO 16484 en in Duitsland in de norm VDI 3814 vastgelegd en duidt de automatische besturing, regeling, bewaking, optimalisering en bediening van de technische uitrusting van een gebouw aan – hiertoe behoren verwarming, ventilatie, klimaatregeling, verlichting en zonwering.

Er moet echter wel onderscheid worden gemaakt tussen de gebouwautomatisering en de automatisering van woongebouwen, waarvoor de term "Smart Home" inmiddels al een vast begrip is.

Het is belangrijk om te begrijpen dat het begrip "Smart Building" niet officieel gedefinieerd is en dus ruimte voor interpretatie biedt. Er moet echter wel vanuit worden gegaan dat een eigentijdse gebouwautomatisering deel uitmaakt van een "Smart Building". Volgens de definitie van WAGO is een "Smart Building" een utiliteitsgebouw dat gedurende de gehele levenscyclus duurzaam en energie-efficiënt wordt gebruikt. Met een systeemoverkoepelend gebouwautomatiserings- en besturingssysteem evenals met andere diensten en services ondersteunt een "Smart Building" de gebruikers en biedt maximaal comfort bij optimale klimaat- en lichtomstandigheden.

Met een doordachte gebouwautomatisering kan aan processen in een gebouw automatisch, intelligent en efficiënt vormgegeven worden. Hierdoor is de gebouwautomatisering van cruciaal belang bij de bouw van duurzame utiliteitsgebouwen zoals kantoren, kinderdagverblijven of ziekenhuizen. De gebouwautomatisering zorgt bovendien voor een hogere mate van veiligheid en comfort voor de gebruikers; deze hoeven immers geen aandacht aan het in-en uitschakelen van de verlichting of een optimale temperatuurregeling te besteden.

Een intelligent systeem voor de ruimteautomatisering zorgt, zonder extra ingrepen door de gebruiker, voor een optimaal ruimteklimaat en een efficiënt energieverbruik. Hierbij worden synergieën, bijv. tussen verwarming, ventilatie, airconditioning, verlichting en zonwering optimaal benut:

De norm ISO 52120 (vroeger bekend als EN 15232) definieert deze besparingspotentiëlen, afhankelijk van de automatiseringsklasse.

• Behoeftegerichte zonwering
  Voorbeeld: voordat ruimten tijdens de zomermaanden worden gekoeld, voorkomt een neergelaten zonwering dat de zon naar binnen schijnt en wordt het dus bij voorbaat niet te warm. Tijdens de wintermaanden kan de ruimte door het openlaten van de zonwering juist worden opgewarmd door de zon.

• Optimale en efficiënte benutting van de ruimte

• Optimale kamertemperaturen

• Intelligente verlichtingsregeling

• Aanwezigheidsgestuurde klimaatregeling

Een open systeem wordt gekenmerkt door het feit dat de toegepaste communicatietechnologieën gestandaardiseerd zijn en door diverse fabrikanten ondersteund worden. Hierdoor zijn de componenten "interoperabel" en kunnen zodoende – ongeacht de fabrikant – met elkaar verbonden worden en gegevens met elkaar uitwisselen. Dit maakt een optimale benutting van synergetische effecten tussen verschillende systemen mogelijk.

Een gesloten systeem daarentegen is altijd gebonden aan een bepaalde fabrikant. Over het algemeen kunnen hierbij alleen apparaten van één fabrikant met elkaar communiceren. De communicatie tussen verschillende gesloten systemen is hierdoor alleen met aanzienlijke technische en financiële inspanningen mogelijk. Het gebruik van gesloten systemen betekent dus een hoge mate van afhankelijkheid van de fabrikant als het om onderhoud en uitbreiding van het systeem gaat.

Er kan gebruik worden gemaakt van diverse protocollen c.q. communicatietechnologieën voor de uitwisseling van gegevens in een gebouwautomatiseringssysteem:

IP-gebaseerde communicatie, die met een hoge mate van flexibiliteit weet te overtuigen, wordt steeds belangrijker – bijv. BACnet IP (BACnet SC), Modbus TCP en MQTT voor cloudverbindingen.

Bovendien worden ook vertrouwde protocollen zoals Modbus RTU, KNX TP1, DALI en SMI toegepast, waarbij de gegevens via zogenoemde tweedraads technologie (Twisted Pair) worden overgedragen. Deze technologieën worden door de toenemende IP-communicatie echter wel minder vaak toegepast. Tegenwoordig worden met deze technologieën steeds kortere trajecten opgebouwd, die met geschikte routers in IP-netwerken geïntegreerd worden.

Bovendien neemt de populariteit van draadloze technologieën gestaag toe. Met name bij de modernisering van reeds bestaande gebouwen bieden draadloze technologieën een hoge mate van flexibiliteit. EnOcean is een goed voorbeeld van beproefde draadloze technologie. Bovendien worden ook telkens nieuwe technologieën ontwikkeld zoals LoRaWAN, Thread met KNX RF en Matter evenals Zigbee. Bij deze technologieën is het momenteel echter nog moeilijk in te schatten hoe relevant deze in de toekomst zullen zijn voor de markt.

En niet te verwaarlozen: met het oog op de communicatie binnen een gebouwautomatiseringssysteem moet de focus ook altijd worden gericht op de cyber security, die absoluut noodzakelijk is om gevaren af te wenden en de systemen tegen ongeoorloofde toegang te beschermen.

BACnet is de korte aanduiding van het in de gebouwautomatisering toegepaste gegevensoverdrachtsprotocol "Building Automation and Control Networks", dat wereldwijd gestandaardiseerd is in de norm ISO 16484-5. Het BACnet-protocol kan via verschillende overdrachtsmedia zoals IP- en 2-draads netwerken worden overgedragen. BACnet maakt een gestandaardiseerde uitwisseling van gegevens voor de gebouwautomatisering mogelijk, en zodoende een interdisciplinaire integratie van apparaten van verschillende fabrikanten en disciplines in één systeem. Uitbreidingen van of veranderingen in het gebouw kunnen met BACnet onafhankelijk van de fabrikant en systeemoverkoepelend worden gerealiseerd.

Een datapunt in de gebouwautomatisering is een informatie-eenheid die zowel fysiek als virtueel kan zijn. Fysieke datapunten hebben betrekking op direct aangesloten of gekoppelde veldapparaten in een systeem. Virtuele (ook bekend als communicatieve of fictieve) datapunten daarentegen zijn software gebaseerd c.q. zijn afkomstig uit een overdrachtsprotocol. Datapunten worden in een gebouwautomatiseringssysteem via een datapuntadres c.q. een gebruikersadres (ID van de installatie) eenduidig geïdentificeerd.